Журнал технического нивелирования.

№ станции	№ пикетов	Отсчеты по рейке, мм			Превышения, мм				Горизонт прибора	Отметки, м
		Задние	Передние	Промежуточные	По черной стороне	По красной стороне	Среднее	Исправленные
1	Рп 1	0340					+2			135,444
		5029			- 892	- 894	- 893	- 891
	ПК 0		1232
			5923
2	ПК 0	1937					+2			134,552
		6628			+1598	+1598	+1598	+1600
	ПК 1		0339
			5030
3	ПК 1	0352					+2			136,152
		5041			-1114	-1115	-1114	-1112
	ПК 2		1466
			6156
4	ПК 2	1935					+2			135,040
		6627			+1542	+1544	+1543	+1545
	ПК 3		0393
			5083
5	ПК 3	1225							137,810	136,585
		5916
	+40			2830						134,980
	+80			2900			+2			134,910
	ПК 4		0667		+0558	+0560	+0559	+0561
			5356
6	ПК 4	2080					+2			137,146
		6772			+1774	+1775	+1774	+1176
	Х		0306
			4997
7	Х	2138					+2
		6827			+1644	1642	1643	1645
	ПК 5		0494
			5185
8	ПК 5	0339					+2			140,567
		5028			-1892	-1894	-1893	-1891
	РП 2		2231							138,676
			6922
	Σ =	58214	51780				+3217	+3233

Σh_ср = (58214 – 51780)/2 = +3217; f_h = Σh_ср – (H₂ – H₁) = 3217 – 3233 = - 16 мм; f_hдоп = 10 мм = 10 мм = 28 мм.

Построение профиля трассы. Для проектирования сооружений линейного типа составляют продольный профиль трассы. Профиль составляется на миллиметровой бумаге по результатам нивелирования, изложенным в пикетажном журнале. Для повышения наглядности масштаб вертикальных расстояний увеличивают в десять раз по отношению к горизонтальному масштабу.

Рис. Профиль продольного нивелирования: масштабы: горизонтальный 1:2000; вертикальный 1:200.

Составление профиля начинают с нанесения пикетов и плюсовых точек, заполняя графу расстояний. Наименование плюсовых точек на профиле не указывают, а их расположение показывают расстояния в выбранном масштабе. Через каждую точку пикета проводят вертикальную линию. Если расстояния между пикетами равны 100 м, то на чертеже они не обозначаются. В графу 2 записывают отметки пикетов вместе с плюсовыми точками. В графы 3 и 4 заносятся проектные данные сооружения, а именно уклон и проектные отметки трассы. Графа 5 состоит из оси трассы с указаниями точек поворота. В графе 6 показывают характер грунта. Далее на одной из утолщенных линий миллиметровой бумаги, принятой за линию условного горизонта, в масштабе откладывают отметки пикетов и плюсовых точек. Отметку условного горизонта выбирают так, чтобы самая низкая точка профиля располагалась выше линии условного горизонта на 4-6 см. Все нанесенные по отметкам точки последовательно соединяют прямыми линиями, получая, таким образом, профиль трассы. После составления профиля трассы выполняют проектирование, дороги, исходя из условия минимального объема земляных работ, уклонов, обеспечивающих безопасность движения транспорта и стока воды. Проектные отметки, лежащие на прямой профиля, вычисляют по формуле: H_k = H_k-1 + ud, где u уклон трассы, d - расстояние между отметками. Разность между проектной отметкой и высотой точки трассы называется рабочей отметкой, которая показывает высоту насыпи или выемки земли в данной точке. Рабочие отметки вычисляются для всех точек профиля и записываются над проектной линией, если они относятся к насыпи, и под проектной линией, если в данной точке необходима выемка земли. При переходе от насыпи к выемке располагается точка нулевых работ На профиле требуется указывать расстояние от этой точки до ближайшего младшего пикета.

Рис. Схема определения положения точки нулевых работ.

Профиль оформляется тремя цветами туши. Все данные, относящиеся к полевым работам, а именно: графа расстояний, графа отметок, ситуация, линия профиля изображаются черным цветом. Проектные линии, уклоны, проектные и рабочие отметки – красным цветом. Точки нулевых работ оформляются синим цветом.

Нивелирование поверхности.

Для получения крупномасштабного топографического плана участка, отведенного под строительство на местности со слабовыраженным рельефом, производят нивелирование поверхности. Имеется два способа нивелирования поверхности, а именно: по квадратам и по магистралям. На открытой местности с помощью теодолита и стальной ленты разбивают сетку квадратов со сторонами 10, 20, 30, 40, 50 метров в зависимости от сложности рельефа. Вершины квадратов закрепляют колышками.

Рис. Схема нивелирования

поверхности по квадратам

с одной точки

Одновременно с разбивкой сетки квадратов ведут съемку ситуации. Порядок нивелирования вершин квадратов зависит от размеров площадки. При небольших размерах нивелирование может быть выполнено с одной постановки нивелира. В этом случае нивелир устанавливают в середине площадки и с этой станции берутся отсчеты по рейке, последовательно устанавливаемой на вершинах квадратов. При этом отсчеты берутся только по черной стороне рейки и записываются в нивелирный журнал. Отметку репера на одну из вершин квадрата передают нивелированием из середины с отсчетами по двум сторонам рейки

По отметке данной вершины и отсчету по рейке вычисляют горизонт прибора, и далее отметки всех вершин квадрата.

Рис. Схемы нивелирования поверхности по крадратам с трех точек и по магистралям

На застроенной территории нивелирование поверхности производится по магистральным линиям и поперечникам к ним. Для этого прокладываются совмещенные теодолитные и нивелирные ходы, разбивают поперечники, а на них через равные промежутки намечают точки, подлежащие нивелированию. Разбивают поперечники перпендикулярно линии магистрали и на них через равные промежутки намечают точки, подлежащие нивелированию. Расстояние между поперечниками выбирают в зависимости от рельефа и масштаба плана от 10 до 50 метров. Магистральные нивелирные ходы должны быть привязаны к реперам.

Построение топографического плана.

Для построения топографического плана на бумагу в заданном масштабе наносят сеть квадратов, напротив вершин которых выписывают отметки с округлением до сотых долей метра. По данным абриса наносится ситуация и проводятся горизонтали. Для проведения горизонталей на плане выполняют интерполирование, то есть отыскивают положение точек с заданными отметками в промежутке между точками с двумя известными отметками.

Рис. Расчет горизонталей и план с изображением рельефа

Тахеометрическая съемка.

Тахеометрическая съемка является одним из методов топографической съемки для быстрого получения плана местности с изображением и ситуации и рельефа. Быстрота достигается одновременной съемкой расстояния и высоты точек при одном наведении зрительной трубы геодезического прибора на рейку. Расстояние рассчитывают по дальномеру, горизонтальные и вертикальные углы измеряют с помощью теодолита или тахеометра.

Р ис. Схема тригонометрического нивелирования.

Тахеометрическую съемку применяют для разработки планов крупных масштабов, особенно в условиях застроенных участков, узких полос местности при строительстве дорог или трубопроводов. При тахеометрической съемке для определения превышений применяют метод тригонометрического нивелирования, при котором измеряют вертикальные углы для расчетов высот точек с помощью тригонометрических формул или номограмм. Полевые работы при тахеометрической съемке включают в себя проложения теодолитно-нивелирных ходов, в которых расстояния между точками измеряют дважды с помощью стальной ленты, горизонтальные углы измеряют теодолитом полным приемом, а превышения – способом тригонометрического нивелирования.

Рис. Абрис тахеометрической съемки

Съемка ситуации и рельефа местности выполняется полярным способом. В журнал тахеометрической съемки записывают данные высот реечных точек (пикетов), горизонтальные и вертикальные углы, а также дальномерные расстояния.

Камеральные работы при тахеометрической съемке начинают с проверки правильности всех записей в полевом журнале. Далее вычисляют координаты и высоты точек ходов планово-высотного обоснования. Затем рассчитывают высоты пикетов каждой съемочной станции и строят план участка. Перед построением плана проверяют допустимость угловых и линейных невязок в теодолитных ходах. План участка строят, начиная с координатной сетки, на которую в масштабе накладывают опорные пункты и точки съемочного обоснования. По данным абриса на план наносится ситуация и строятся горизонтали. Полученный в карандаше план сверяют с местностью в поле, проводя контрольные измерения расстояний и отметок точек. После корректировок план вычерчивают тушью.

Мензульная съемка.

Топографическая съемка, выполняемая с помощью мензулы и кипрегеля, основанная на графическом определении взаимного положения точек местности. Горизонтальные углы при мензульной съемке не измеряются, а строятся графически на специальном планшете. Все снимаемые точки местности наносятся на планшет непосредственно во время полевых работ, где и составляется топографический план. Мензула представляет собой специальную доску – планшет, прикрепляемый к штативу с помощью станового винта. Подставка мензулы обеспечена тремя подъемными, а также одним закрепительным и наводящим винтом. В комплекте с мензулой используются кипрегели типа КБ, КБ-1, или КН.

Рис. Мензула и кипрегель

Кипрегель имеет зрительную трубу с внешней фокусировкой. Большинство кипрегелей имеет номограммы для определения расстояний и превышений. Перед проведением работ необходимо произвести поверки мензулы и кипрегеля, установить мензулу в рабочее положение и с помощью пунктов геодезической сети и точек съемочного обоснования проложить мензульные ходы, создать высотные обоснования, произвести съемку ситуации и рельефа.

Рис. Поле зрения зрительной трубы кипрегеля КН

Фототопографическая съемка.

Метод, основанный на использовании фотоснимков местности, полученных с самолета или с поверхности земли. В начале 20 века авиация стала широко применяться при составлении планов и карт территории Российской Федерации, и в 50-х годах была закончена разработка карты масштаба 1:100000 на всей территории государства. В настоящее время фототопографическая съемка применяется при создании карт и планов всех масштабов, включая 1:2000. Для обеспечения фотографирования с самолета применяются специальные аэрофотоаппараты (АФА), подразделяемые на коротко, средне и длиннофокусные.

Рис. Схемы аэрофотоаппарата: а - фотокамера и кассета; б – прикладная рамка

Масштаб фотографирования выбирается в зависимости от требований масштаба карт или планов. При полете по заранее выбранному направлению производится последовательное фотографирование местности. Интервал между экспозициями выбирается так, чтобы часть участка на предшествующем снимке отображалась бы на последующем с так называемым продольном перекрытием. Фотографирование территории большой ширины обеспечивается проложением параллельных маршрутов полета с обеспечением поперечного перекрытия. При фотографировании местности с самолета неизбежны искажения положения точек на местности, вызванные неустойчивостью полета самолета, рельефом местности и так называемой центральной проекцией фотоснимка. Для выявления и устранения искажений изображения местности на аэроснимке выбирается несколько реперных точек, координаты которых определяются непосредственно на местности. После этого производят привязку аэроснимков. В процесс полевых работ входит также дешифрование снимков, то есть распознавание объектов местности с установлением их характеристик.

Геодезические работы при строительных изысканиях.

Работы по комплексному изучению природных и эко­номических условий района предполагаемого строительства назы­вают изысканиями, или исследованиями. Различают два вида изыс­каний - экономические и технические.

Экономические изыскания обычно предшествуют техни­ческим и ставят своей целью определить экономическую целесооб­разность строительства сооружения в данном месте. В ходе этих изысканий собирают и анализируют материалы, характеризующие условия района предполагаемого строительства, обеспечивающие нормальное функционирование проектируемого объекта. Перечень материалов зависит от типа возводимого сооружения и определяет­ся специальными инструкциями. Сбор экономических данных про­водят в государственных учреждениях, министерствах, статистиче­ских управлениях, Советах народных депутатов и на отдельных предприятиях.

На основе экономических изысканий, учитывая перспективные государственные планы развития отдельных районов и отраслей на­родного хозяйства, заинтересованная организация (заказчик) вы­дает задание на проектирование. В задании определяются район и место предполагаемого строительства; основные параметры соору­жения; источники снабжения его сырьем^ топливом, электроэнерги­ей, водой; транспортные связи и др. Получив такое задание, организация (проектный институт) проводит дополнительные экономические и технические изыскания и на основе полученных материалов разрабатывает по этапам (ста­диям) проект сооружения.

Технические изыскания подразделяют на инженерно-геоде­зические, инженерно-геологические, гидрологические, климатиче­ские и др. Вид технических изысканий и их содержание зависят от стадии проектирования. В настоящее время в Российской Федерации действует в основном двухстадийная система проектирования. На первой стадии составляют технический проект, на второй разрабатывают рабочие чертежи. На несложных объектах, где можно использовать типовые проекты сооружений, применяют одностадийное проектирование, при котором решаются вопросы об основных технических параметрах сооружения, о привязке его к конкретному месту и т. д.

В техническом проекте определяется экономическая целесооб­разность и техническая возможность строительства сооружения в выбранном месте, сметная стоимость строительства и выясняется возможность использования типовых проектов отдельных сооружений. На первой стадии создается предварительный генеральный план возводимого объекта. На второй стадии проектирования окон­чательно разрабатывают и согласовывают генеральный план, создают проекты производства строительных работ (ППР) и производства геодезических работ (ППГР). Рабочие чертежи предназна­чены для непосредственного осуществления строительных и монтаж­ных работ.

Для особо сложных и крупных объектов, имеющих важное хозяйственное значение, прежде чем составить технический проект, выполняют внестадийные работы по технико-экономическому обоснованию (ТЭО) намечаемого строительства. Технический проект инженерного сооружения содержит ряд документов, которыми руководствуются при организации и проведении строительных работ. Проекты транспортных, промышленных и сельскохозяйственных объектов состоят из трех частей: экономической, технологической и строительной; проекты гражданских сооружений - из двух частей: экономической и строительной.

В экономической части проекта дается обоснование вы­бранному варианту сооружения, определяется его проектная мощность и сметная стоимость строительства. В технологической части описывается технология производства, вид предназначенного к использованию оборудования, степень механизации и автоматизации производственного процесса. В строительную часть входит генеральный план сооружения - крупномасштабный топографический план, на котором показывают размещение будущих сооружений и коммуникаций, план вертикальной планировки, проектные элементы трасс линейных сооружений и проект организации строительства (ПОС). Одновременно с этими документами разрабатывается строительный или совмещенный генеральный план, на котором кроме постоянных сооружений изображают временные здания и сооружения (необходимые на период строительных работ), размещение механизмов, строительных материалов и пр.

Перечисленные материалы создают на основе предварительно проведенных технических изысканий, среди которых важнейшая роль отводится инженерно-геодезическим изысканиям, выполняемым по заранее составленной программе на всех стадиях проекти­рования для получения данных о топографических условиях района строительства. В их состав входит сбор и анализ материалов ранее выполненных геодезических и топографических работ на участке строительства, создание новых или сгущение существующих геоде­зических сетей, проведение крупномасштабных топографических съемок (или их обновление), трассировочные работы и работы по геодезическому обслуживанию других видов изысканий - инже­нерно-геологических, гидрологических и гидрогеологических.

В программе изысканий дается обоснование предполагаемых геодезических и съемочных работ. В ней приводится проект созда­ния геодезической основы с расчетом ее точности и описанием ме­тодики измерений и очередности работ. Запланированные топографо-геодезические работы проводят с соблюдением норм и требова­ний действующих инструкций и наставлений.

Объем и содержание инженерно-геодезических изысканий меня­ются в зависимости от стадии проектирования по принципу пере­хода от общего к частному. В соответствии с этим принципом по­степенно повышаются требования к точности геодезической основы, детализации топографических съемок и их масштабам. Так, при проектировании объектов на незастроенной территории или на пло­щадках с малоценной застройкой, подлежащей сносу, технический проект можно составлять на планах масштаба 1: 2000; 1: 5000, а рабочие чертежи — на планах масштаба 1: 500, 1: 1000. При про­ектировании объекта на застроенной территории с густой сетью коммуникаций технический проект составляют на планах масшта­ба 1:1000, 1:2000 с сечением рельефа через 0,05 - 1,0 м, а рабочие чертежи - на планах масштаба 1: 500 с сечением рельефа через 0,25-0,50 м.

Особенность топографической съемки, проводимой при изыска­ниях, - это требование аналитического определения координат уг­лов опорных зданий и сооружений, центров колодцев подземных коммуникаций, углов поворота и примыкания путей сообщения и т. д. Помимо планово-высотной съемки выходов подземных ком­муникаций производится обмер и обследование этих сооружений, и составляются исполнительные чертежи.

Для удобства проектирования иногда необходимо использовать крупномасштабные планы, на которых должна обеспечиваться не столько точность, сколько наглядность изображения предметов ме­стности. Основной метод топографических съемок, выполняемых при изы­сканиях, - аэрофотосъемка, в горной местности - наземная фото­теодолитная съемка. Мензульную, тахеометрическую и теодолитную съемки проводят, как правило, на застроенных или закрытых территориях. При полевых изысканиях сооружений линейного типа (путей сообщения, линий связи, подземных коммуникаций) задача сводится к определению на местности выгоднейшего варианта трассы проектируемого сооружения. В программу геодезических работ включа­ют: составление предварительного проекта трассы по карте или плану; полевое обследование трассы и согласование проекта с землепользователями; укладку выбранной трассы на местности; топографическую съемку полосы трассы в масштабах 1:2000÷1:5000; геометрическое нивелирование за­крепленных точек трассы. Результатами проведенных изысканий являются топографический план, продольный и поперечный профи­ли трассы.

Создание опорных геодезических сетей на территории строительства. На больших территориях плановой основой строительства являются государственные геодезические сети 1, 2, 3, и 4 классов, а высотной основой – нивелирные сети I, II, III и IV классов. Эти сети развивают путем построения сетей сгущения 1 и 2 разрядов, увеличивая плотность пунктов плановой и высотной основы.

Рис. Строительная сетка

При отсутствии пунктов государственной геодезической сети на территории строительства создают свободные сети триангуляции или полигонометрии. Наиболее удобным видом плановой основы для разбивочных работ является строительная сетка, которая представляет собой сеть квадратов со сторонами 50, 100 и 200 метров, которые параллельны основным осям сооружения, проездам и красным линиям. При переносе строительной сетки на местность вершины квадратов закрепляют железобетонными усеченными пирамидами с металлической пластинкой в верхней части. Координаты вершин чаще всего выражают в условной системе, где за начало координат принимают левую нижнюю вершину строительной сетки.

Геодезические работы при проектировании

Генеральный план.

Генеральный план представляет собой технический документ размещения на топографическом плане существующих и намеченных для строительства зданий и сооружений. Генплан составляется на основе съемочных топографических планов крупных масштабов – 1:500, 1:1000, 1:2000. Строительный генеральный план – это план, на котором кроме постоянных зданий и сооружений наносятся вспомогательные и временные сооружения. На генеральном плане, кроме ситуации, должен быть нанесен рельеф местности в виде горизонталей, а также нанесены красные линии застройки. Красная линия застройки – граница квартала с улицей, за которую не должны выступать в сторону улицы никакие части здания, расположенные на уровне земли. Красные линии выносятся на местность от геодезических опорных пунктов и закрепляются надежными геодезическими знаками.

В техническом проекте рассматриваются вопросы размещения основных зданий и сооружений, обосновывается экономическая целесообразность строительства. В рабочих чертежах содержатся конструктивные детали сооружений, разбивочные чертежи осей зданий и их привязка к опорной геодезической сети.

Методы подготовки данных для перенесения проектов зданий на местность.

Комплекс геодезических работ по подготовке данных и выносу на местность угловых и линейных величин с помощью геодезических приборов, а также закрепление на местности специальными знаками (колышками, столбиками и др.) характерных точек и плоскостей здания, установленных проектом называется перенесением проекта на местность. При подготовке данных путем измерений на генпланах или с помощью математических расчетов определяют координаты и отметки характерных точек сооружений, величины углов, длины линий и превышения, которые необходимо перенести на местность и закрепить на стройплощадке от исходных пунктов, направлений и реперов. При подготовке данных для перенесения проектов зданий и сооружений на местность используют графический, аналитический или графоаналитический метод. Наиболее простым методом перенесения проектов в натуру является графический метод, сущность которого заключается в том, что все необходимые данные, а именно: расстояния, дирекционные углы и координаты определяют непосредственно на генеральном плане с помощью чертежных принадлежностей, линейки, транспортира с поперечным масштабом, треугольника и циркуля. Ошибка в определении длины линии по масштабу может быть вычислена по формуле: Δd = k·M, где k – точность масштаба (0,2 мм), М - знаменатель масштаба. Например, для масштаба 1:1000, Δd = 0,2 м. Предельная ошибка измерения дирекционного угла с помощью транспортира составляет величину Δα = 6´, предельная ошибка измерения горизонтального угла Δβ = 6 × ≈ 8´. Более точно дирекционный угол линии, зная координаты её начальной и конечной точки, можно определить решением обратной задачи геодезии. При этом точность определения угла будет тем выше, чем крупнее масштаб плана. Рассмотрим графический метод определения координат.

Рис. Графическое и аналитическое определение координат точки А.

Из рисунка следует, что координаты точки А можно выразить с помощью формул:

Х_А = Х + ΔХ; У_А = У + ΔУ; где Х и У – координаты левого нижнего угла координатной сетки, ΔХ и ΔУ – расстояния, взятые графически с плана. С учетом возможной деформации бумаги формулы необходимо откорректировать: Х_А = Х + L/(ΔХ + ΔХ₁)× ΔХ;

У_А = У + L/(ΔУ + ΔУ₁)× ΔУ; где L – длина стороны координатной сетки. Координаты точки В получаются аналогично.

Аналитический метод определения координат более трудоемкий, однако, он отличается повышенной точностью. При этом все точки проекта, определяющие положение сооружения в горизонтальной плоскости, выражаются их прямоугольными координатами Х и У, вычисленными аналитически. (Рис.б)

Допустим, что положение точки А на плане задано отрезками а и b от красной линии застройки MN, а координаты Х_М и У_М точки М известны. Для вычисления координат точки А необходимо знать дирекционный угол α линии МА и длину этой линии d. Из рисунка следует, что α = α_о + β, где α_о – дирекционный угол линии MN, а tg β = a/b; При этом d = . Координаты точки А будут равны:

Х_А = Х_М + d cosα; У_А = У_М + d sinα; Координаты точки В, когда ось сооружения АВ параллельна красной линии MN, можно вычислить по формулам: Х_В = Х_А + АВ cos α_о; У_В = У_А + АВ sin α_о. Точность аналитического метода зависит от точности вычислений, то есть не зависит от масштаба плана. Сущность комбинированного метода заключается в том, что часть точек, линий и дирекционных углов проектируемого сооружения определяется графически, а оставшаяся часть рассчитывается аналитически. Если ось сооружения не параллельна красной линии, то дирекционный угол этой оси можно измерить транспортиром.

Проектирование горизонтальной и наклонной площадок.

Одной из составных частей генерального плана является проект вертикальной планировки застраиваемой территории. Вертикальная планировка при этом заключается в создании заданного плоского рельефа строительной площадки с помощью соответствующих земляных работ. Проектирование горизонтальной площадки производится по топографическим планам масштабов 1:5000 ÷ 1:500 или по результатам нивелирования поверхности при условии нулевого баланса земляных работ, то есть при таком условии, когда объемы выемок и насыпей земли приближенно раны между собой. Для решения этой задачи строительный участок нивелируют по сетке квадратов со сторонами от 10 до 50 м и находят среднюю отметку планируемого участка.

Рис. Сетка квадратов для проектирования горизонтальной (а)

и наклонной площадок(б).

Для определения средних значений отметок в каждом квадрате необходимо использовать отметки вершин его углов. Если измеренные отметки вершин углов в квадрате 1 равны Н₁¹, Н₁², Н₂¹, Н₂², то Н_ср1 = (Н₁¹ + Н₁² + Н₂¹ + Н₂²)/4, в квадрате 2 - Н₁², Н₁³, Н₂² , Н₂³, Н_ср2 = (Н₁² + Н₁³ + Н₂² + Н₂³)/4, и т.д. Проектная отметка площадки определяется как среднее значение из отметок вершин всех квадратов, то есть: Н_ср = (Н_ср1 + Н_ср2 + Н_ср3 + … + Н_n)/n; где n – число квадратов. Рабочие отметки всех вершин квадратов вычисляются по формулам:

Δh₁¹ = H_ср – Н₁¹; Δh₁² = H_ср – Н₁²; Δh₁³ = H_ср – Н₁³; Δh₁⁴ = H_ср – Н₁⁴; и т.д. Контролем правильности расчетов рабочих отметок является формула: Δh_ср = Σ Δh_i^j / n ≈ 0; Проектирование наклонной площадки проводится для обеспечения стока воды с заданным продольным уклоном u_x, поперечным уклоном u_y и отметкой исходной точки Н_А. Проектная отметка любой точки, расположенной на расстояниях d_x и d_y от начальной точки Н_А, соответственно в направлении осей абсцисс и ординат вычисляется по формуле: Н_пр = Н_А + d_x u_x + d_y u_y; Рабочие отметки всех вершин квадратов вычисляются как разность проектных и фактических отметок. Вычисленные проектные и рабочие отметки при проектировании горизонтальной и наклонной площадок выписываются на плане над соответствующими фактическими отметками. Для проведения земляных работ по вертикальной планировке площадок рабочие отметки выписывают со знаком плюс или минус на сторожках, забитых в землю в каждой вершине квадрата. Положительная рабочая отметка выражает высоту насыпи, а отрицательная – глубину выемки.

Составление картограммы земляных работ и вычисление объема земляных работ. Графическим документом по вертикальной планировке участка строительства является картограмма земляных работ, составленная на основе нивелирного плана крупного масштаба. На картограмме указываются фактические, проектные и рабочие отметки, а также положение линии нулевых работ. Положение точек нулевых работ на сторонах квадрата определяют аналитически по формуле: Х = d / (‌‌‌‌│Δh₁│ + │Δh₂│) · │Δh₁│, где d – длина стороны квадрата, Δh₁ и Δh₂ – рабочие отметки. При этом определение точек нулевых работ на сторонах квадратов производится в том случае, когда на смежных рабочих отметках знаки противоположны. Рассмотрим пример определения точки нулевых работ. Соединив точки нулевых работ, получают линию нулевых работ.

Рис. Картограмма земляных работ

Квадраты, имеющие в своих вершинах рабочие отметки с разными знаками, называются смешанными, а с одинаковыми – однородными или чистыми. Объем земляных работ вычисляют методом четырёхгранных или методом трехгранных призм. Объем четырехгранной призмы определяется по формуле: v = S×(ΣΔh)/4, где высота призмы определяется как среднее арифметическое из рабочих отметок четырех вершин, а S – площадь основания призмы. Объем трехгранной призмы определяется по формуле: v = S×(ΣΔh)/3. В смешанных квадратах объемы пятигранных призм следует рассчитывать как разность объемов четырехгранных и трехгранных призм. Расчеты объемов земляных работ, как насыпей, так и выемок грунта производятся по соответствующим формулам для объемов соответствующих призм. После расчетов для отдельных квадратов вычисляют общий объем насыпи и выемки. Разница в объемах насыпи и выемки допускается в пределах до 3%.

Геодезические работы при перенесении проектов зданий на местность.

Разбивочные работы.

Суть разбивочных работ, или перенесение проекта в натуру, заключается в определении и закреплении на местности точек и линий, которые определяют плановое и высотное положение здания или сооружения на местности. Разбивочные работы включают в себя перенесение на местность соответствующих углов, а также длин линий, точек с заданной отметкой и плоскостей заданных уклонов. С целью перенесения проекта зданий и сооружений на местность при проектировании составляются специальные разбивочные чертежи, на которых представляют все данные, необходимые для перенесения проекта в натуру.

Перенесение на местность проектного горизонтального угла. Перенесение или разбивка в натуре проектного горизонтального угла заключается в определении и закреплении на местности направления, образующего с исходным направлением угол, равный проектному углу. Предположим, что необходимо построить угол β в точке N вправо от линии NM. Для выполнения построения угла требуется установить теодолит в рабочее положение в точке N. После установки теодолита совмещают алидаду с лимбом на нулевом отсчете. Далее закрепляют алидаду и ориентируют зрительную трубу при закрепленной алидаде с помощью лимба по линии NM при правом или левом положении вертикального круга теодолита. После ориентирования зрительной трубы по направлению линии NM закрепляют лимб угломерного круга, открепляют алидаду и откладывают на лимбе заданный угол. После этого на местности способом обычного провешивания намечают точку А₁. Далее этот же угол строят таким же путем, но при противоположном положении вертикального круга теодолита и на местности получают точку А₂, расположенную рядом с точкой А₁. Расстояние между точками А₁ и А₂ делят пополам, получая точку А.

Рис. Схемы перенесения на местность проектного угла

Таким путем можно получить на местности угол β с учетом возможной коллимационной ошибки теодолита. При построении угла β в точке М влево от линии MN перед выполнением построения совмещают алидаду с лимбом на отсчете, равном проектному углу. Далее ориентируют зрительную трубу теодолита по линии MN. После этого открепляют алидаду и при закрепленном лимбе совмещают алидаду с нулевым отсчетом лимба. Далее по аналогии с помощью провешивания получают точку В₁. Затем, по аналогии с построением правого угла, то есть при противоположном положении вертикального круга теодолита, получают на местности точки В₂ и В. Таким путем строится угол β при точке М влево от линии MN. Правильность построения углов проверяют с помощью их дальнейшего измерения способом приемов или повторений. Иногда возникает потребность построения горизонтального угла на местности с повышенной точностью. Для этого строят угол при одном положении вертикального круга теодолита. После этого измеряют построенный угол несколько раз и рассчитывают его более точное значение, как среднее арифметическое из этих измерений. Далее, зная расстояние d от точки М до точки В, которое имеется в проекте, вычисляется линейная поправка x, которая откладывается от соответствующей точки перпендикулярно линии МВ

Перенесение на местность проектной линии.

Для перенесения на местность проектной линии от исходной точки с помощью мерной ленты или рулетки откладывают в заданном направлении наклонное расстояние, горизонтальное проложение которого равно проектному значению. При этом наклонное расстояние рассчитывают по формуле: D = d + Δ, где D – наклонное расстояние, d – длина проектной линии, Δ – сумма поправок за наклон, за компарирование мерной ленты и за температуру. Поправка за наклон линии вычисляется по формуле: Δd_υ = 2D sin²(υ/2), где D = d/cosυ, υ – угол наклона линии. При малых углах наклона линии (меньше 5^О) D в формуле для определения поправки можно заменить на d, то есть на длину проектной линии. Кроме этого, поправку за наклон можно рассчитать, зная превышения на концах проектной линии. При этом превышения можно определить по плану или же измерить в натуре. Поправка за наклон должна вводиться в результат измерений с соответствующим знаком плюс или минус. Поправка к длине за компарирование мерного прибора определяется по формуле: Δd_k = d/l(l_r – l), где l – номинальная длина мерного прибора, l_r – фактическая длина мерного прибора. Поправка за температуру вычисляется по формуле: Δd_t = αd(t – t_o), где α - коэффициент температурного расширения материала мерного прибора, t – температура воздуха и почвы во время измерения линии, t_o - температура, при которой проходил процесс компарирования мерного прибора. Общая поправка при перенесении линии на местность определится как алгебраическая сумма всех трёх поправок, за наклон, за компарирование и за температуру, то есть: Δ = Δd_υ + Δd_k + Δd_t ;

Перенесение на местность проектов зданий и сооружений. По данным геодезической подготовки происходит процесс перенесения проекта здания на местность, который начинается с разбивки на территории строительства так называемых главных и основных осей зданий и сооружений. Главными осями зданий и сооружений называются две взаимно перпендикулярные линии I – I и II –II, относительно которых указываются все остальные данные, необходимые для выноса в натуру всего сооружения или его отдельных частей.

Рис. Главные оси. Схема перенесения оси АВ сооружения на местность.

Основными осями называются линии, определяющие внешний контур здания или сооружения в плане. Главные и основные оси являются геодезической основой для проведения разбивочных работ. Главные оси применяются в процессе разбивки в тех случаях, когда здания или сооружения имеют сложную конфигурацию, или здания связаны между собой технологическими процессами. Для выноса в натуру зданий и сооружений простой геометрической формы разбиваются только основные оси. Главные и основные оси разбиваются на местности от пунктов плановой разбивочной сети. От опорных пунктов государственной геодезической сети разбивается в натуре только одна из осей, от которой в дальнейшем производится разбивка оставшихся деталей проекта. Разбивку осей начинают с выноса двух крайних точек, определяющих положение наиболее длинной продольной оси сооружения. Перенесение в натуру проектных точек осуществляется несколькими способами, а именно: способом прямоугольных координат, способом прямой угловой засечки, способом линейной засечки, способом створной засечки, а также способом полярных координат. Выбор способа определяется в каждом конкретном случае в зависимости от особенностей места предполагаемого строительства, свойств здания или других инженерных, а также экологических или экономических факторов. Рассмотрим способ прямоугольных координат, который применяется в основном для разбивки зданий и сооружений, расположенных вблизи линий государственной геодезической сети или красной линии.

Сущность способа прямоугольных координат заключается в том, что вдоль прямой линии MN откладывают отрезок d₁, а затем с помощью теодолита из полученной точки Р восстанавливают перпендикуляр длиной d₂. В результате этих построений получают точку А левого угла здания. По аналогии с точкой А получают точку В. При этом ось АВ параллельна линии MN. Для контроля правильности построения измеряют длину линии АВ и определяют ошибку, допущенную при её построении. f_d = АВ_изм – АВ_пр. Относительная ошибка в длине выносимой линии АВ = а должна находиться в пределах от 1:2000 до 1:10000 в зависимости от вида и назначения разбиваемого здания или сооружения. Для промышленных зданий относительная ошибка должна быть наименьшей. Линия АВ является основной для разбивки всех других осей сооружения. Построением на местности прямых углов в точках А и В и построением проектных линий АС и BD получают на местности проектные точки С и D. Для контроля производят измерения линии CD и диагоналей AD и ВС и сравнивают эти расстояния с их проектными значениями. Разница между численными значениями проектных и измеренных величин не должна выходить за допустимые пределы. В том случае, когда разбивочная ось АВ не параллельна исходной линии MN, положение точки А необходимо определять с помощью решения соответствующих треугольников с использованием известных тригонометрических формул. Необходимые для решения значения горизонтальных углов можно измерить на плане с помощью транспортира. Способ прямоугольных координат также широко используется при перенесении на местность проектов зданий с использованием соответствующей строительной сетки. Допустим, что требуется произвести разбивку осей здания по известным координатам точек их пересечения. В этом случае, например, для построения оси АВ сооружения требуется вычислить длины отрезков Δx_A, Δy_A, Δx_B, Δy_B и отложить длины этих отрезков на местности по соответствующим перпендикулярам. После этого на местности определятся проектные точки А и В. Далее таким же способом получают на местности проектные точки С и D. После чего производят контроль выполненных разбивочных работ.

Рис. Схемы перенесения на местность осей сооружений: а - от строительной сетки; б - полярным способом.

Таблица. Вычисление данных для разбивки здания способом прямоугольных координат с использованием строительной сетки

Вершины	Координаты вершин, м		Расчетные величины
	Х	У
А	430	260	ΔXA = ΔXB = 430-400 = 30 ΔYA = 260 – 200 = 60 ΔYB = 340 – 200 = 140 a = 340 – 260 = 80 b = 450 – 430 = 20
В	430	340
С	450	260
D	450	340

Способ полярных координат. Данный способ применяется на открытой местности, где удобно производить измерения длины линий и углов. Пусть на местности заданы координаты точек M и N, являющиеся пунктами государственной геодезической сети. Требуется определить на местности положение точек А и В. С этой целью необходимо определить величины дирекционных углов и расстояния между заданными точками геодезической сети и проектными точками. Для расчетов дирекционных углов следует решить обратные задачи геодезии, то есть использовать формулы:

tgα_MA = (Y_A – Y_M)/(X_A – X_M); tgα_NB = (Y_B – Y_N)/(X_B – X_N);

d₁ = (Y_A – Y_M)² + (X_A – X_M)²; d₂ = (Y_A – Y_M)² + (X_A – X_M)²;

где α_MA – дирекционный угол линии МА, α_NB – дирекционный угол линии NB, d₁ и d₂ - соответственно расстояния от точки М до точки А и от точки N до точки В. Далее рассчитывают горизонтальные углы β₁ и β₂. То есть β₁ = α_NM – α_MA; β₂ = α_NB – α_NM; После произведенных расчетов на местности строят найденные горизонтальные углы и откладывают соответствующие расстояния, получая на местности необходимые точки А и В, которые закрепляют колышками, или другими знаками. Для контроля произведенных работ на местности измеряют полученную линию АВ и находят разность между проектным значением линии и её измеренной величиной. Эта разность, называемая линейной невязкой должна находиться в пределах от 1:2000 до 1:10000. Точки С и D на местности получают построением прямых углов в точках А и В и соответствующих длин линий АС и BD.

При затруднениях в измерениях на местности длины линий для разбивки сооружений в геодезии применяется метод прямой угловой засечки. Сущность способа угловых засечек заключается в построении на местности углов β₁ и β₂, а также β₃ и β₄, образованных исходной стороной и направлениями с её конечных точек М и N на определяемые точки А и В. При этом углы засечки не должны быть менее 30^О и более 150^О.

Рис. Схемы перенесения на местность оси сооружения способом угловой засечки

Решая обратные геодезические задачи, описанные подробно в способе полярных координат, находим дирекционные углы α соответствующих направлений. По дирекционным углам направлений α вычисляются величины горизонтальных угловых засечек β:

β₁ = α_MN – α_MA; β₂ = α_MN – α_MВ; β₃ = α_NA – α_NM; β₄ = α_NB – α_NM; Полевые работы по перенесению на местность соответствующих точек способом угловых засечек выполняются в следующем порядке. В точках M и N с помощью теодолита строят последовательно горизонтальные углы β, а в точках начала и конца линии АВ – створы. Точку А₁ получают при исходном положении вертикального круга (правое или левое), а точку А₂ получают при противоположном положении вертикального круга теодолита, установленного в точке М. Точки А₃ и А₄ получают аналогично с помощью теодолита, установленного в точке N. Далее в вершины колышков, которые закрепляют на местности точки А₁, А₂, А₃, А₄, забивают гвозди и с помощью натянутого шнура на местности получают линии А₁ А₂ и А₃ А₄, в точке пересечения которых будет расположена проектная точка А. Аналогично точке А на местности получают точку В. Далее для контроля выполненных работ длину линии АВ измеряют мерной лентой и сравнивают полученное значение с проектной величиной. Величина относительной ошибки измерения должна быть меньше 1:2000. Далее на местности в точках А и В строят прямые углы для получения точек С и D соответствующих противоположных углов проектируемого здания.

Способ линейной засечки применяется в том случае, когда проектные расстояния d₁ и d₂ не превышают длины мерного прибора, а местность на территории строительства достаточно ровная и открытая.

Рис. Схемы перенесения на местность оси сооружения способом линейной засечки и точки Р – способом створов

Координаты точек М и N, а также дирекционный угол линии MN - α_MN известны. В этом случае координаты точки А, х_А и у_А можно рассчитать по формулам: х_А = x_M + d cos α_MA; y_А = y_M + d sin α_MA; где α_MA = α_MN – β; tg β = a/b; d = a² + b²; Величины отрезков a и b получают из проектных данных. Координаты точки В вычисляют по формулам: х_в = x_А + АВ cos α_АВ; y_в = y_А + АВ sin α_АВ; где АВ длина линии АВ в проекте здания, α_АВ – дирекционный угол линии АВ, измеренный транспортиром. Координаты точки Q на линии MN вычисляются по формулам: х_Q = x_N + NQ cos α_NM; y_Q = y_N + NQ sin α_NM; Далее, зная координаты соответствующих точек, решают обратную геодезическую задачу для определения расстояний d₁ и d₂. Полевые работы на местности способом линейной засечки выполняются в следующем порядке: в точке Q закрепляют нулевое положение рулетки и радиусом, равным d₁ прочерчивают на местности дугу, затем нулевое деление рулетки закрепляют в точке N и прочерчивают дугу радиусом d₂. Точка пересечения двух дуг является искомой точкой В.

Точка А на местности строится методом перпендикуляров или полярных координат. После построения на местности точек А и В проводится контрольное измерение линии АВ, определяется относительная ошибка выполненных работ и её допустимость. Затем одним из известных способов на местности определяют положение точек С и D. При выборе параметров линейных засечек желательно, чтобы треугольник QBN был близок к равностороннему.

Перенесение на местность точки способом створной засечки желательно применять при наличии закрепленных на местности главных или основных осей сооружения. При этом способе искомая точка определяется пересечением двух створов, закрепленных на противоположных осях сооружения. Створы можно строить с помощью двух теодолитов или с помощью двух тонких проволок.

Перенесение на местность проектной отметки, линии и плоскости

Одной из наиболее распространенных задач геодезии является перенесение на местность проектной отметки. Например, при закладке фундамента требуется передавать отметку на дно глубокого котлована. При укладке подземных коммуникаций, в частности, водопровода, канализации и др., необходимо передавать отметки на дно соответствующей траншеи. Кроме этого в строительстве необходимо передавать отметки на высокие части здания. Рассмотрим исходную задачу геодезии при перенесении на местность проектной отметки. Для решения данной задачи в качестве исходных данных необходимо иметь на местности доступ к известной ближайшей отметке, называемой репером. Репером, в частности, может быть соответствующий пункт высотной государственной геодезической сети. Перенести на местность требуемую отметку – значит забить в необходимую точку земной поверхности колышек, верхний срез которого будет иметь заданную высоту. Для решения задачи между репером А с отметкой Н_А и точкой В устанавливают нивелир.

Рис. Схемы перенесения на местность наклонной линии и плоскости

По рейке, стоящей на репере, производят отсчет а. После получения отсчета а рассчитывают требуемый отсчет b = Н_А + а – Н_В. Далее в точке В забивают колышек на такую глубину, при которой отсчет по рейке, установленной на вершине колышка в точке В будет равен b. В этом случае высота пятки рейки, а следовательно и верхнего среза колышка в точке В будет равна проектной отметке Н_В.

Следующей задачей геодезии представляется задача перенесения на местность линии заданного уклона. Такая задача, например, возникает при строительстве линейных сооружений (дорог, трубопроводов). В этом случае от точки А с известной отметкой на местности Н_А откладывается длина линии АВ, равная d. После этого по известной величине уклона u находят отметку точки В по формуле: Н_В = Н_А + du. Далее в точке В забивают колышек с отметкой Н_В, так, как было рассмотрено в задаче по перенесению на местность точки с заданной отметкой. При необходимости на линии АВ разбивают промежуточные точки. Это можно сделать с помощью соответствующих расчетов отметок промежуточных точек или же с помощью наклонного луча нивелира, если превышение начальной и конечной точки невелико. Нивелир устанавливается в точке А так, чтобы один из подъемных винтов был направлен вдоль линии АВ, а линия, соединяющая два других подъемных винта, была перпендикулярна линии АВ.

При помощи подъемного винта, расположенного по линии АВ, ставят зрительную трубу нивелира на отсчет по рейке в точке В, равный высоте окуляра i. После этого в точках С и D забивают колышки такой высоты, при которой отсчеты по рейкам, установленным на верхних срезах колышков, также равнялся высоте i.

При необходимости разбивки на местности наклонной площадки в натуру, прежде всего, переносят плановое и высотное положение опорных точек А, В, С и D, определяющих границы площадки, являющихся одновременно и вершинами соответствующих квадратов.

Далее на местности производят разбивку каждой опорной точки, рассмотренными выше методами. Если площадка имеет не слишком большие размеры, то её разбивку выполняют с одной станции. Для этого предварительно разбивают на местности две взаимно перпендикулярные линии АВ и СD, из которых линия СD имеет заданный уклон. На местности отметки точек А, В и D равны проектной отметке Н_D, а отметка точки С вычисляется, исходя из заданного проектного уклона площадки u. Н_С = Н_D – ud, где d – длина отрезка DC. После необходимых расчетов устанавливают нивелир в точке D так, чтобы два его подъемных винта располагались по направлению линии АВ, а третий подъемный винт – по направлению DC. Затем приводят ось вращения нивелира в вертикальное положение. При этом отсчеты по рейкам в точках А и В должны равняться высоте окуляра прибора i. Затем, визируя зрительную трубу на реку, установленную в точке С, вращают третий подъемный винт до тех пор, пока отсчет по рейке не станет равным i, то есть высоте прибора. При такой установке нивелира визирная ось трубы при вращении будет всегда находиться в плоскости, параллельной проектной плоскости наклонной площадки. Далее необходимо забить в требуемых точках колышки так, чтобы отметки их верхних срезов соответствовали высоте прибора.

Передача отметок на дно глубокого котлована и на высокие части сооружения. В строительной практике необходимо передавать соответствующие отметки вниз, например, на дно глубокого котлована, глубина которого часто превышает длину геодезической рейки. В таких случаях для передачи отметки требуется два нивелира, один из которых установлен на поверхности земли, а другой размещен на дне котлована или на соответствующем монтажном горизонте.

Рис. Схемы передачи отметок на дно глубокого котлована и высокие части сооружения

Для передачи отметки на дно глубокого котлована над котлованом устанавливают кронштейн, к которому подвешивают рулетку с грузом на нулевом конце. Далее берут отсчет а₁ по рейке, установленной в точке А на соответствующем репере. После этого поворачивают зрительную трубу верхнего нивелира в сторону подвешенной рулетки и берут отсчет по рулетке b₁. По второму нивелиру, установленному на дне котлована, берут отсчет по рулетке а₂. Далее нивелировщик, находящийся на дне котлована, направляет зрительную трубу нивелира на рейку, установленную на вершине колышка в точке В и делает отсчет по рейке b₂. Зная отметку Н_А репера в точке А, можно рассчитать отметку В, то есть высоту верхнего среза колышка, находящегося на дне глубокого котлована, по формуле:

H_B = H_A + a₁ – (b₁ – a₂) – b₂;

Для того, чтобы отметка НВ равнялась проектной отметке, отсчет по рейке, установленной на дне котлована должен составлять величину b₂ = H_A + a₁ – (b₁ – a₂) – H_B. Имея расчетное значение отсчета b₂, на дне котлована забивают временный знак, верхний срез которого перемещают по вертикали до тех пор, пока отсчет по соответствующей рейке не совпадет с расчетной величиной.

Процесс передачи отметки на высокую часть здания, по сути, аналогичен перенесению отметки на дно котлована. Рассмотрим данную задачу на примере. Допустим, что необходимо передать отметку от репера А на репер В соответствующего монтажного горизонта. Отметка репера В рассчитывается по формуле:

H_B = H_A + a₁ + (a₂ – b₁) – b₂; Определив отметку репера В, на стене сооружения отмечают проектную отметку, закрепляя её одним из известных способов.

Разбивка на местности круговых кривых. При строительстве линейных сооружений, например, дорог, трубопроводов и др, появляется необходимость перенесения на местность круговых кривых. Разбивка круговой кривой начинается с расчетов и разбивки на местности так называемых главных точек кривой. Этими точками, в частности, являются начало кривой, конец кривой и середина кривой.

Рис Схемы разбивки главных точек кривой и детальной разбивки кривой способом перпендикуляров

Для определения этих точек требуется знать угол поворота γ = 180 – β, радиус кривой R, длину касательной АВ = ВС = Т, называемой тангенсом, длину кривой АМС = К, биссектрису ВМ = Б. Угол β измеряется с помощью теодолита в точке В, радиус R задается, исходя из технических нормативов для проектирования сооружений. После расчета γ можно вычислить значения Т = R·tg γ/₂; Б = ВО – МО = R(1/cos γ/₂ – 1); K = π Rγ/180; Для практических расчетов элементов кривой созданы специализированные таблицы, в которых по аргументам γ и R можно подобрать значения Т, Б и К. Отложив на местности от вершины угла поворота В величины отрезков ВА = ВС = Т, а вдоль биссектрисы угла отрезок Б, получим координаты начала кривой (НК), конца кривой (КК) и середины кривой (СК). При строительстве зачастую появляется необходимость разбивки не только главных точек кривой, но и промежуточных точек, что позволяет выполнять работы с повышенной точностью. В зависимости от требований решения задачи промежуточные точки кривой располагаются между главными точками через 2, 5, 10 или 20 метров. Наименьший интервал устанавливается для кривых малого радиуса, находящегося в пределах от 20 до 100 метров. Наибольший интервал при радиусах кривой 1000 метров и более. Чаще всего в практике строительства детальную разбивку круговых кривых выполняют, используя способ прямоугольных координат. Для этого способа, как известно, требуется открытая площадка. Перед выносом соответствующих точек на местность необходимо рассчитать положение точек Р₁, Р₂, Р₃ и … так, чтобы расстояния между ними по кривой были равны К. Условно примем касательную АВ за ось абсцисс Х, а соответствующий перпендикулярный оси АВ радиус R за ось ординат Y. При этом положение точек Р₁, Р₂, Р₃, лежащих на заданной кривой можно определить с помощью прямоугольных координат. Для этого рассчитаем вначале численное значение угла φ, соответствующего длине дуги k, показанной на рисунке. φ = 180^О·k/(π·R). Из рисунка следует, что x₁ = R·sin φ; y₁ = R(1 – cos φ) = 2R·sin²(φ/2); Аналогично определяются координаты точек Р₂, Р₃, … Р_n, а именно: x₂ = R·sin2φ; y₂ = 2R sin²(2φ/2); x₃ = R· sin3φ; y₃ = 2R sin²(3φ/2); … x_n = R·sin nφ; y_n = 2R·sin²(nφ/2); Абсциссы и ординаты откладывают на местности по касательной и по перпендикуляру к ней с помощью теодолита и мерной ленты. Разбивку кривой производят от начала и конца кривой к её середине. Координаты промежуточных точек можно брать не только из расчетов, но и из соответствующих таблиц для разбивки круговых кривых.

Таблица детальной разбивки круговой кривой радиуса 100 м

Точки кривой	Расстояния НК и КК	Координата Х	Координата У
Р1	10	9,98	0,50
Р2	20	19,87	1,99
Р3	30	29,55	4,47
Р4	40	38,94	7,89

Способ полярных координат или способ углов.

Рис Схемы детальной разбивки кривой способами: а – углов; б - хорд

Способ полярных координат основан на равенстве углов, образованных касательной и секущей, заключающей равные дуги. В том случае, когда заданы длина хорды и радиус, можно определить угол φ. Далее, установив теодолит в точке А и совместив нуль лимба с нулем алидады, визируют на местности точку В. Далее от направления АВ строят угол φ/2, и по направлению стороны этого угла с помощью мерной ленты, отложив от точки А расстояние S, получают точку Р₁ кривой. Далее с помощью теодолита и мерной ленты получают точки Р₂, Р₃, забивая в каждой из точек колышек. Недостаток данного метода связан с увеличением ошибки в определении точек кривой по мере увеличения их числа. Для уменьшения ошибок разбивки кривых используют способ продолженных хорд.

Определение высоты сооружения.

Одной из распространенных и важных задач геодезии представляется задача измерения высоты здания или сооружения. На местности эти работы можно выполнить с помощью теодолита и мерной ленты. Теодолит располагают вблизи здания или сооружения так, чтобы можно было измерить расстояние от точки установки теодолита до стены здания, а также определить соответствующие углы наклона визирной оси теодолита.

Рис. Схемы определения высоты сооружения.

Определив расстояние АВ = d, с помощью тригонометрических функций определяют высоту здания по формуле:

h = h₁ + h₂ = d(tgυ₁ + tgυ₂).

В случае, если на местности линия АВ имеет уклон, то необходимо рассчитать горизонтальное проложение данной линии, то есть её проекцию на горизонтальную плоскость. При расчетах необходимо учитывать знак углов наклона соответствующих линий υ₁ и υ₂.

Иногда бывает невозможно непосредственное измерений расстояния от теодолита до сооружения. В этом случае соответствующее расстояние может быть определено на местности с помощью известных приемов. Например, в стороне от сооружения следует разбить базис АМ. Далее измерить горизонтальные углы β₁ и β₂, после чего рассчитать расстояния d и d₁

d = AM sinβ₁/sin(β +β₁); d₁ = AM sinβ/sin(β +β₁);

В точках А и М необходимо определить последовательно вертикальные углы и вычислить высоту сооружения по данным точки М и точки А. За окончательное значение высоты здания принимают среднее арифметическое из двух полученных значений, если расхождение между ними не превышает 1:300.

h = d ·(tgυ₁ + tgυ₂).

h = d₁ ·(tgυ₁ + tgυ₂).

Геодезические работы в процессе строительства.

Детальная разбивка зданий и сооружений. Детальная разбивка выполняется на местности после вынесения в натуру основных осей здания или сооружения. Основные виды геодезических работ при детальной разбивке включают в себя: 1. Разбивку котлованов и траншей для проведения земляных работ. 2. Разбивку осей для возведения фундаментов. 2. Разбивку осей для монтажа строительных конструкций, а также геодезический контроль за установкой конструкций в проектное положение. Точность проведения и выполнения геодезических работ при детальной разбивке зависит от типа сооружения, его этажности, или высоты, материала конструкций, технологических особенностей производства. Эта точность регламентируется строительными нормами и правилами, а также государственными стандартами «Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве». Так как оси детальной разбивки задают параметры взаимного расположения элементов здания, то к точности их разбивки предъявляются более высокие требования, чем к разбивке основных осей, которые определяют, главным образом, положение всего здания на местности. Требуемая точность разбивочных работ является определяющей при выборе соответствующих приборов и методов разбивки.

Вынесение осей сооружения на обноску. Закрепление осей.

Для обеспечения линейных измерений при детальной разбивке осей здания, а также для закрепления разбивочных осей, вокруг будущего строящегося здания строят обноску. Обноску проектируют параллельно основным осям на таком расстоянии, чтобы при рытье котлована под фундамент обноска не препятствовала проведению земляных работ. Таким образом, расстояние от края котлована до обноски должно быть не менее 3÷4 метров. По конструкции обноска может быть сплошной или створной. Сплошная обноска строится по периметру всего здания. Вдоль линии обноски с шагом 3 м в землю вкапывают столбы, на которые под заданную отметку прибивают строганные доски, толщиной 40÷50 мм. Отметку верхней грани доски задают таким образом, чтобы от неё было удобно производить линейные измерения. Створная обноска строится на основе отдельно стоящих столбов, каждая пара которых закрепляет определенную строительную ось. Иногда в практике строительства используют инвентарную металлическую обноску, в которой вместо деревянных столбов используют полые якоря из металла. В отверстия этих якорей вставляют металлические стержни с укрепленными на них горизонтальными трубчатыми штангами. Независимо от вида обноски к ней предъявляются следующие требования: стороны обноски должны быть параллельными продольным и поперечным осям сооружения, обноска должна быть прямолинейной, чтобы при откладывании проектных расстояний по обноске мерный прибор всегда находился в створе соответствующей линии, обноска всегда должна быть горизонтальной, чтобы при измерениях длины не водились поправки за наклон. Для установки обноски параллельно основным осям от точек пересечения основных осей откладывают отрезки, равные расстоянию до обноски.

Схема вынесения разбивочных осей на обноску

Створы соответствующих линий контролируют с помощью теодолита. Полученные точки пересечения линий обноски закрепляют специальными знаками. Углы линий в точках пересечения должны составлять 90^О. Величины углов необходимо контролировать с помощью теодолита. Установка столбов в створе каждой линии, задающей сторону обноски, осуществляются с помощью теодолита, чтобы выдержать с необходимой точностью прямолинейность обноски. Установка высоты обноски на заданный уровень осуществляется с помощью нивелира. После строительства обноски на неё выносят разбивочные оси. Сначала выносятся основные оси. Для этого теодолит устанавливается последовательно на точках I, II, III, IV. После ориентирования теодолита по направлению основных осей на обноске карандашом отмечаются точки m₁, m₂, n₁, n₂, p₁, p₂, q₁, q₂. Вынос осей на обноску необходимо производить при двух положениях вертикального круга теодолита. Полученное положение основных осей на обноске контролируется с помощью измерения соответствующих расстояний на местности и сравнения их измеренных значений с проектными величинами. Для вынесения на обноску промежуточных осей одну из продольных осей А-А и одну из поперечных осей I-I принимают за исходные и откладывают по обоим параллельным сторонам обноски проектные расстояния до промежуточных осей (2-2, 3-3, Б-Б и т.д.).

Откладывание проектных расстояний по обноске выполняют инварной лентой или металлической рулеткой. Предварительно в проектные линии выносимых отрезков вводятся поправки за компарирование мерного прибора и за температуру. После нанесения всех промежуточных осей на обноску измеряют расстояние от последней промежуточной оси, например, 7-7 до основной оси 8-8, которая была вынесена на местность с помощью теодолита. Если измеренное расстояние будет незначительно отличаться от проектного, то полученное расхождение распределяется пропорционально расстояниям между промежуточными осями. После нанесения на обноску всех запланированных осей их положение фиксируется гвоздями. Напротив каждого гвоздя прочерчивают яркой краской вертикальную линию и подписывают название оси. Для того, чтобы разбивочные оси могли обеспечивать геодезическое обслуживание в течение всего периода строительства, а также для случая сохранения осей при повреждениях обноски основные оси дополнительно закрепляются грунтовыми знаками а-а₁, b-b₁, c-c₁, и т.д. Такие знаки устанавливаются на продолжении основных осей строго в створе сооружения на расстоянии 20÷30 м от возводимого сооружения. В заданных точках устанавливаются бетонные столбики с заложенными в них металлическими стержнями с насечкой на поверхности. Эти знаки могут служить также и плановыми опорными точками и рабочими реперами.

Разбивка котлованов и фундаментов.

Разбивка контура котлована или траншеи для проведения земляных работ выполняется согласно рабочему чертежу, на котором должны быть указаны размеры фундаментов, глубина их заложения, а также разбивочные оси здания. Относительно основных осей здания, закрепленных на обноске, на местность выносится проекция контура основания фундамента и линия верхней бровки котлована. Линия верхней бровки закрепляется кольями, между которыми натягивается шнур для обозначения границ вскрытия котлована. В процессе проведения земляных работ постоянно ведут контроль глубины котлована, чтобы не допустить переборов в выемке грунта. Перед зачисткой дна котлована его нивелируют по квадратам. Вершины квадратов закрепляют колышками, верхний срез которых располагается по заданной проектной отметке. Зачистку дна котлована ведут по торцам этих колышков. Для нивелирования глубоких и широких котлованов на их дне устанавливают временные реперы, отметки на которые передают способом передачи отметки на дно глубокого котлована. После зачистки дна котлована и его откосов производят исполнительную съемку. Одной из наиболее ответственных операций во время строительства является сооружение фундаментов. От качества фундаментов зависит устойчивость здания в процессе будущей его эксплуатации. От точности установки фундамента в соответствии с его проектным положением будет зависеть точность установки колонн каркаса здания, применяемого технологического оборудования и других строительных элементов. По конструктивным типам фундаменты подразделяются на ленточные, столбчатые, сплошные и свайные, а по способам изготовления – на монолитные и сборные. Ленточные фундаменты устраивают под стены здания или под ряд отдельных опор. Наибольшее распространение получили ленточные сборные фундаменты из крупных фундаментных блоков. Ленточные монолитные фундаменты применяются в случае больших механических и динамических нагрузок, передаваемых на фундамент. Столбчатые фундаменты чаще всего состоят из отдельных опор под железобетонные или стальные колонны. Сплошной фундамент представляет собой железобетонную плиту под всей площадью здания. Свайные фундаменты состоят из забитых в землю свай, по верху которых укладывается железобетонная плита, называемая ростверком. Основным преимуществом свайных фундаментов является малый объем земляных работ при строительстве. При возведении фундамента из монолитного железобетона строят опалубку – временное сооружение, необходимое для придания бетону соответствующей формы. В опалубку устанавливают арматуру и закладные части, после чего заполняют её бетоном. Детальную разбивку осей фундамента и опалубки на дне котлована производят относительно одноименных осей, закрепленных на обноске. Для этого между гвоздями, закрепляющими оси, натягивается тонкая монтажная проволока, вдоль которой перемещается отвес. С помощью отвеса пересечение соответствующих осей переносится на дно котлована и закрепляется колышками. При разбивке опалубки отклонение её осей от проектного положения в плане не должны превышать 5÷10 мм. На стены опалубки наносят отметки, указывающие верхний обрез фундамента. Передача отметок осуществляется с помощью нивелира от ближайшего репера с точностью 3÷5 мм. При разбивке под монтаж сборных ленточных фундаментов оси фундамента с обноски переносят на дно котлована с помощью отвесов или наклонным визированием с помощью теодолита при двух положениях вертикального круга. По вынесенным осям вначале устанавливают угловые блоки, а затем между ними через 15÷20 метров – маячные блоки. Между угловыми и маячными блоками параллельно оси фундамента на небольшом расстоянии от грани фундамента натягивается монтажная проволока, относительно которой устанавливаются все остальные блоки. Отклонение блока от оси допускается в пределах 10 мм. Одновременно с установкой блоков в плане с помощью нивелира контролируют их установку по высоте. Допустимое отклонение по высоте составляет не более 10 мм. При сооружении ленточных фундаментов под стены одновременно проводят разбивку вводов в здание подземных коммуникаций, устанавливая в опалубке на месте бетона деревянные пробки или предусматривая необходимые отверстия при установке блоков сборного фундамента. Способы установки фундаментов под несущие колонны зависят от устройства колонн. Под железобетонные колонны наиболее часто используется фундамент стаканного типа. Опалубка для стакана тщательно устанавливается по отвесам, фиксирующим разбивочные оси. Отклонение осей фундамента от проектного положения не должно превышать 5 мм. Бетонирование проводится таким образом, чтобы отметка дна стакана была ниже проектной на 2÷3 см. После этого днище стакана заполняют цементным раствором до получения проектной отметки. В фундаментах под металлические колонны устанавливают анкерные болты. Анкерные болты закладываются в тело фундамента с помощью специальных деревянных шаблонов, построенных сверху опалубки. Перед бетонированием фундамента производится точная планово-высотная выверка анкерных устройств. Отклонения в плане и по высоте анкерных устройств от их проектного положения не должно превышать 5 мм. После бетонирования и снятия шаблонов проверка положения анкерных болтов в плане и по высоте фундамента повторяется. При разбивке свайных фундаментов на дно котлована выносят основные и промежуточные оси. По направлению осей натягивают монтажную проволоку, относительно которой способом прямоугольных координат или створов определяют положение центров свай и закрепляют их колышками. При забивке свай контролируют их вертикальное положение в процессе погружения. После окончания забивки проводят исполнительную съемку положения свай в плане. Допустимые отклонения не должны превышать 0,2÷0,4 от диаметра сваи. Высотное положение свай контролируется методом геометрического нивелирования с применение навесной рейки. В дальнейшем по верху свай устанавливают ростверк в виде бетонной или железобетонной плиты, обеспечивающей связь между сваями и равномерную передачу нагрузок на сваи от здания. Для продолжения разбивочных работ при возведении надземной части зданий и сооружений знаки, закрепляющие основные оси, устанавливают внутри здания на верхней плите фундамента. Это делается с помощью метода створной засечки с противоположных сторон обноски или с помощью теодолита с грунтовых знаков, закрепляющих основные оси с внешней стороны здания. Конструкция этих знаков может быть различной – это могут быть обрезки арматуры, металлические штыри, скобы и др. При строительстве сооружений с повышенной точностью геодезических работ основные оси закрепляются фундаментальными знаками. Внутри здания или сооружения, устанавливают два-три знака высотной опоры – то есть репера. В качестве репера может служить любой знак плановой опоры, гарантирующий неизменность своего положения по высоте и возможность удобного пользования им или специальные знаки, забетонированные в фундамент здания. Отметки на эти знаки передаются методом геометрического нивелирования относительно пунктов высотной опоры, установленных снаружи здания.

Построение разбивочной основы на исходном и монтажном горизонте. Перед возведением строительных конструкций на местности требуется создать опорную разбивочную сеть на исходном и монтажном горизонте. За исходный горизонт принимается плоскость, проходящая через блоки фундаментов, бетонную подготовку или перекрытия нулевого цикла. Монтажным горизонтом называют условную плоскую поверхность, проходящую через опорные площадки монтируемых элементов конструкций конкретного этажа. Опорная разбивочная сеть на исходном горизонте создается в виде простых фигур, стороны которых располагаются по направлению основных осей сооружения или параллельно им так, чтобы упростить детальную разбивку осей и перенос точек разбивочной оси на монтажные горизонты. Порядок построения плановой опорной оси на исходном горизонте состоит из следующих этапов. Предварительно запроектированные точки сети переносят на исходный горизонт от знаков, закрепляющих основные оси сооружения методом прямоугольных координат, методом створов или полярных координат. Каждую точку сети при этом закрепляют на местности временными знаками. Затем по полученным точкам прокладывают полигонометрический ход или строят сеть трилатерации. По результатам измерений в условной системе координат для данного здания вычисляют координаты намеченных предварительно точек и сравнивают вычисленные координаты с проектными значениями. По результатам сравнения фактических и проектных координат соответствующих точек определяются величины и направления смещения точек. Эти смещения называются редукцией. После проведения редукции проводится окончательное закрепление на местности пунктов плановой опорной сети. Для контроля по окончательно закрепленным точкам прокладывается полигонометрический ход.

Высотная основа на исходном горизонте создается методом геометрического нивелирования. Для этого по точкам плановой разбивочной сети прокладывается нивелирный ход, который привязывается не менее, чем к двум реперам. В ряде случаев отметки плоскостей или отдельных точек проекта задаются от условной поверхности, например, в зданиях от уровня чистого пола первого этажа. Все отметки, расположенные выше условной поверхности обозначаются вверх со знаком плюс, а расположенные ниже – вниз со знаком минус. После перенесения опорных точек на монтажный горизонт проводят контрольные измерения расстояний между этими точками.

Рис. Схема передачи разбивочных осей на монтажный горизонт способом наклонного проектирования

Полученные расстояния должны быть равны расстояниям между соответствующими точками на исходном горизонте. Число точек разбивочной сети, необходимых для передачи на монтажные горизонты, зависит от размеров здания. Однако их всегда должно быть не менее трёх. Перенесенные точки закрепляют знаками и относительно этих знаков строят разбивочную сеть данного горизонта. Построение плановой сети на монтажном горизонте аналогично построению её на исходном горизонте. Высотная сеть на монтажном горизонте создается методом геометрического нивелирования относительно реперов, расположенных на исходном горизонте. При этом используется способ передачи отметки на высокую точку сооружения.

Геодезические работы при монтаже строительных конструкций.

Монтаж строительных конструкций – это один из основных этапов строительства, от которого зависит будущее эксплуатирующегося здания. От точности установки сборных элементов строительной конструкции в проектное положение зависит долговечность здания и нормальная работа оборудования в процессе эксплуатации сооружения. В этой связи геодезический контроль за установкой строительных конструкций приобретает особое значение. При проведении геодезических измерений по контролю за установкой конструкций в проектное положение руководствуются допусками, установленными строительными нормами и правилами вместе с техническими условиями конкретного проекта. Геодезические работы при этом должны выполняться с точностью, превышающей точность монтажного допуска. Средняя квадратическая ошибка определения местоположения элемента конструкции должна составлять 1/5 от величины допуска δ, установленного СНиПом, то есть m = 0,20 δ. Геодезические работы при монтаже строительных конструкций состоят из следующих операций: 1. Контроль геометрических параметров и разметка элементов конструкций; 2. Детальные разбивочные работы; 3 Проверки положения конструкций в плане и по высоте при их монтаже.

Контроль геометрических параметров конструкций состоит в определении фактических размеров этих конструкций перед проведением монтажных работ. Необходимость такого контроля обусловлена возможным несоответствием линейных размеров и формы фактических строительных элементов и их проектных значений. Отклонение фактических размеров от проектных значений не должно превышать установленного допуска, определенного СНиПом. Необходимые измерения проводятся металлическими рулетками с миллиметровыми делениями. При контроле параметров плоских железобетонных конструкций (стен, панелей) измеряют длину l, ширину или высоту h, толщину p, длины диагоналей d. Измерение длины, ширины и толщины необходимо выполнять в трёх разных местах, находящихся от края на расстояниях 0,1; 0,5; 0,9 от длины панели. Результаты проведенных измерений будут характеризовать параллельность граней конструкции, возможных перекосов, которые определяются разностями длин диагоналей. При контроле геометрических параметров колонн определяется их длина и параметры поперечного сечения. Вместе с этим проводят разметку колонн. Эта разметка заключается в нанесении осевых или установочных рисок. Осевые риски наносятся тонкой чертой по вертикальной оси симметрии в основании и на вершине на всех гранях колонны. В нижней части колонны дополнительно наносят горизонтальную черту и от неё измеряют расстояния h₁ и h₂, соответственно до консолей и до вершины колонны. Результаты измерений записывают в журнал.

Рис. Контроль геометрических параметров строительных конструкций: а – стеновых панелей; б - колонн

Детальные разбивочные работы при монтаже конструкций заключаются в нанесении на фундамент установочных рисок, фиксирующих проектное положение каждого элемента. Разбивку выполняют с помощью плановой разбивочной сети на каждом монтажном горизонте.

Рис. Схема разбивки осей для установки колонн

Разбивку осей колонн А-А, Б-Б, В-В, 1-1, 2-2 …, выполняют от пунктов плановой разбивочной сети с помощью теодолита и металлической рулетки. От пунктов плановой разбивочной сети I, II, III, IV откладывают длины отрезков II-l, I-k, III-l^′, IV-k^’. Полученные створы ll^’ и kk^’ провешиваются с помощью теодолита, и по направлению створов с помощью яркой краски производится разметка рисок на фундаментах колонн. Таким же способом делается разметка установочных рисок по всем другим осям колонн.

После детальных разбивочных работ производится установка строительных конструкций в проектное положение. Эти работы также необходимо обеспечивать геодезическим контролем. При монтаже металлических колонн этот контроль сводится к контролю положения фундаментных рисок и рисок, нанесенных на основание колонн.

Основания железобетонных колонн устанавливают в соответствующие монтажные углубления на фундаментах зданий. Эти углубления называют стаканами. При этом геодезический контроль также сводится к необходимости совмещения монтажных рисок на колоннах и фундаменте.

Рис. Схема установки металлических и железобетонных колонн

Способ установки колонн в вертикальное положение осуществляются с помощью отвеса, если высота колонны не превышает 5 метров. В случае установки более высоких колонн применяют способ наклонного проектирования.

Рис. Схема установки колонн в вертикальное положение способом наклонного проектирования

Этот способ предусматривает одновременное использование двух теодолитов, располагаемых в створе каждой из двух взаимно перпендикулярных разбивочных осей на расстояниях от колонны превышающих её высоту. После установки теодолита в рабочее положение производится дополнительный контроль вертикальности оси вращения его зрительной трубы. Далее вертикальную нить зрительной трубы теодолита наводят на нижнюю осевую риску колонны. После этого закрепляют алидаду и наводят вертикальную нить на вершину колонны. После этого то же самое производят с помощью второго теодолита. При несовпадении вертикальной нити зрительной трубы с верхней осевой риской колонны колонну наклоняют до тех пор, пока верхние осевые риски колонны не совпадут с вертикальными нитями зрительных труб обоих теодолитов. Далее эту работу повторяют при противоположном положении вертикального круга теодолитов. После предварительного закрепления колонн производится проверка вертикальности их установки, которая выполняется способом наклонного проектирования, но начиная с верхней установочной риски.

Геодезические работы при монтаже подкрановых путей. В промышленных зданиях часто используются так называемые мостовые краны, позволяющие перемещать тяжелые грузы внутри помещения, как в вертикальном, так и в продольном направлении. Мостовые краны перемещаются по рельсам, уложенным на подкрановые балки, установленные на консолях колонн каркаса здания. Укладка рельсов должна быть выполнена как можно точнее и в плане и по высоте. Требования, предъявляемые к установке рельсов, сводятся к их прямолинейности, горизонтальности и обеспечению одинакового проектного расстояния между рельсами.

Рис. Схема геодезических работ при монтаже подкрановых путей

Работы по определению планового положения подкрановых балок выполняются с использованием компарированной рулетки и теодолита. Высотное положение рельсов подкрановых путей определяют методом геометрического нивелирования, передавая заданные отметки соответствующим методом от ближайшего репера. По полученным отметкам на профиль укладки подкрановых путей наносится линия укладки, которая проводится через точку с наиболее высокой отметкой. На остальных точках определяется толщина металлических прокладок, с помощью которых производится выравнивание консоли подо балку будущих рельсов. При укладке рельсов проводится постоянный контроль их планового положения. После окончательной укладки рельсов методом геометрического нивелирования определяют отметки головок рельса. В каждом ряду эти отметки должны находиться в пределах 10 мм.

Геодезические работы при монтаже технологического оборудования. При монтаже оборудования точность геодезических работ может изменяться от 1 до 0,01 мм, в зависимости от технических условий и типа оборудования. Монтаж оборудования выполняется относительно монтажных осей, совпадающих с осями монтируемых агрегатов, или параллельных этим осям. Монтажные оси закрепляют специальными знаками, положение которых определяется относительно плановой геодезической основы. Эти знаки закладываются в тело фундамента.

Геодезические работы при строительстве подземных коммуникаций. Прокладывание подземных коммуникаций сопровождает строительство большинства промышленных и жилых строительных объектов. Подземные коммуникации условно подразделяются на три основные группы: 1. Трубопроводы. 2. Кабельные сети. 3 Коллекторы. К трубопроводам относятся водопровод, газопровод, теплоснабжение и канализация. При этом канализация вместе с водостоками относится к самотечным трубопроводам. Водопровод, газопровод и теплосети являются напорными трубопроводами, так как внутри них создается определенное избыточное давление. Кабельные сети включают в себя электросети, телеграфные и телефонные сети, кабели радиовещания и телеметрии, включая сети Интернет. Коллекторы используются для совместной прокладки трубопроводов различного назначения и кабелей, а также для прокладки однотипных сетей.

При проектировании трасс подземных коммуникаций используются топографические планы для выбора направления трассы, а также продольные и поперечные профили, составленные по результатам геометрического нивелирования вдоль выбранного направления. Для разбивки подземных коммуникаций на местности на основе проектного плана трассы и продольного профиля составляется разбивочный чертеж, на котором показываются оси трассы и схема привязки коммуникаций к опорной геодезической сети или к существующей застройке. Кроме того, показываются размеры трассы, координаты вершин углов поворота, координаты центров смотровых колодцев, расстояние между ними и другие данные, относящиеся к укладке подземных коммуникаций в траншеи. Геодезические работы при сооружении траншей для трубопроводов или кабельных сетей начинаются с разбивки продольной оси трассы. Для этого на местность выносятся вершины углов поворота трассы от пунктов геодезической опорной сети или от существующей застройки с относительной ошибкой не более 1:2000. При вынесении на местность проектных точек трассы может быть использован любой способ, а именно: прямоугольных или полярных координат, угловых или линейных засечек, а также створов. Прямолинейные участки трассы провешиваются с помощью теодолита и далее мерной лентой откладывают соответствующие проектные расстояния. Направление трассы закрепляется колышками через 5÷10 м. Одновременно с разбивкой оси трассы на местности закрепляют будущие грани траншеи, откладывая от оси в обе стороны расстояния, равные половине ширины траншеи. Для рытья котлованов под смотровые колодцы их центры закрепляют колышками, относительно которых разбиваются бровки котлована. Для закрепления оси трассы и центров колодцев строится обноска, состоящая из двух столбов, зарытых в землю на глубину до 1 м и на расстоянии до 1,5 м от краев траншеи. К столбам горизонтально по уровню прибивается доска на высоте до 1 м от поверхности земли.

Рис. Схемы укладки трубопроводов с помощью постоянных и ходовых визирок

На построенную обноску с помощью теодолита выносится ось траншеи, которая отмечается забитым гвоздем. Между гвоздями смежных обносок натягивается проволока, обозначающая ось трассы. Проверку глубины траншеи выполняют с помощью постоянных и ходовых визирок. Для этого к доске каждой обноски горизонтально прибивается брусок 1, называемый полочкой. Отметка верха полочки определяется методом геометрического нивелирования от ближайшего репера. Ходовые визирки изготавливают отдельно для рытья траншей – Т –образной формы и для укладки труб – дополнительно оснащенных башмаком в нижней части. Длина ходовой визирки выбирается из расчета глубины траншеи так, чтобы при установке визирки на дно траншеи она возвышалась над поверхность земли не менее, чем на 1м. На практике ходовые визирки изготавливают длиной 3, 3,5 и 4 м. Постоянные визирки 2 на полочках между двумя смежными обносками устанавливаются таким образом, чтобы плоскость, проходящая через их верхние грани, была параллельна направлению линии заданного уклона трассы. Высота установки постоянной визирки на каждой обноске определяется длиной ходовой визирки, отметки полочки и вычисляется по формуле: l_п = H_пр + l_x – H_пол, где H_пр – проектная отметка дна траншеи. Так как в большинстве случаев выемка грунта в траншее производится с помощью землеройной машины, для исключения возможности переборов выемки грунта оставляют 10-15 см земли до проектной отметки, которую в дальнейшем выбирают вручную, постоянно контролируя уровень дна траншеи с помощью ходовой визирки. Для этого перемещают визирку по дну траншеи и визируя невооруженным глазом ребра соседних постоянных визирок, следят за тем, чтобы линия визирования проходила через ребро ходовой визирки. Это положение будет соответствовать высоте пятки ходовой визирки на проектной отметке. Укладка трубопроводов и кабелей в траншеи по их положению в плане осуществляется с помощью отвеса, перемещаемого вдоль проволоки, натянутой между гвоздями обносок, отмечающих направление оси трассы. Установка трубы по высоте траншеи производится в зависимости от требований к точности размещения трубопровода по высоте. В случае установки напорных трубопроводов ошибки их установки по высоте могут достигать 2 см. Установка таких трубопроводов производится с помощью визирок на глаз. При этом башмак визирки вставляется внутрь трубы. Если труба уложена правильно, то верх ходовой визирки должен быть совмещен с уровнями двух смежных полочек постоянных визирок. При установке самотечных трубопроводов для обеспечения движения жидкости по трубам требуется более точная установка труб в высотном положении. Допустимые ошибки по высоте укладки таких трубопроводов не должны превышать 5 мм. Поэтому при укладке данных трубопроводов используется метод геометрического нивелирования с использованием маяков. Для этого на дне траншеи через определенные промежутки забивают колышки, в верхние срезы которых завинчивают шурупы. Вращая шурупы, добиваются получения нивелирного отсчета по рейке, установленной на головке шурупа, равного проектной отметке трубопровода в данной точке. Эти точки называются маяками. По головкам шурупов бетонируют дно траншеи, после чего укладывают трубы. В ряде случаев при укладке труб применяют лазерные приборы, лазерный луч которых используется как при укладке труб, так и при контроле выполненной работы. Перед засыпкой траншей производится исполнительная съемка, в результате которой определяется фактическое положение на местности положение в плане и по высоте подземных коммуникаций.

Лазерные геодезические приборы в строительстве. Для повышения качества строительно-монтажных работ в настоящее время все большее распространение получаю лазерные приборы. Главным элементом лазера является так называемая активная среда, которая служит для преобразования её внутренней энергии в энергию излучения электромагнитных колебаний. В геодезических лазерных приборах наибольшее распространение имеют газовые лазеры, использующие в качестве активной среды смесь гелия и неона. Смесь данных газов размещается между двумя зеркалами, образующими оптический резонатор.

Рис. Лазерная приставка ПЛ-1

Под действием электрического разряда в трубке резонатора возбуждаются электромагнитные колебания оптического диапазона. После многократных внутренних отражений через одно из зеркал, которое выполняется из полупрозрачного материала, выходит световой монохроматический поток в видимой области спектра. Этот световой луч образует прямолинейную световую линию, относительно которой производятся необходимые геодезические измерения. Большинство строительных лазерных приборов создается на базе теодолитов и нивелиров. Однако имеются и другие лазерные приборы, используемые, например, для геодезического контроля вертикальной планировки поверхностей земельных участков. Такие приборы имеют два блока: лазерный излучатель и фотоприёмное устройство с индикатором. Излучатель устанавливается в середине планируемого участка так, чтобы лазерный луч при вращении образовывал плоскость на заданной проектной отметке. Фотоприемное устройство размещается при этом на землеройной машине и фиксирует положение рабочего органа машины относительно проектной плоскости. Контроль за работой механизма осуществляется с помощью индикатора, установленного в кабине оператора землеройной машины. Средняя квадратическая ошибка положения рабочего органа землеройной машины относительно проектной плоскости при использовании лазерного прибора не превышает 3 см. Часть лазерных приборов представляет собой приставку для совместной работы, например, с нивелиром. Эта приставка крепится с помощью кронштейна на зрительной трубе сверху. С помощью системы зеркал луч от лазерного излучателя направляется в зрительную трубу и используется в качестве опорной линии при проведении геодезических, а также контрольных измерений. Геодезические лазерные приборы являются современными устройствами, позволяющими принципиально повысить качество строительных работ, автоматизировать процессы измерений и обработки информации.

Исполнительные съемки.

Геодезические работы, проводящиеся с целью выявления соответствия построенного здания или его отдельных законченных элементов проектным данным, называются исполнительными съемками. Основным отличием исполнительной съемки от работ по геодезическому контролю в процессе строительного монтажа конструкций является проведение соответствующих работ после завершения монтажных работ и окончательного закрепления на местности данного здания или сооружения. Исполнительские съемки условно подразделяются на текущие и окончательные. Текущие исполнительские съемки проводятся после выполнения строительно-монтажных работ на данном этапе. Так, например, текущей исполнительской съемке подлежат основные и разбивочные оси, дно котлована, свайные основания перед установкой ростверков, опалубка и закладные устройства монолитных фундаментов, стаканы железобетонных колонн, подземные коммуникации, стены панельных зданий, подкрановые пути. Плановая исполнительская съемка производится относительно плановой геодезической основы или относительно разбивочных осей способом перпендикуляров, угловых или линейных засечек, створов и т.д. Высотная геодезическая съемка выполняется методом геометрического нивелирования от пунктов высотного геодезического обоснования. Определения вертикальности конструкций высотой до 5 метров выполняется с помощью отвеса, а более высокие конструкции проверяются способом наклонного проектирования и бокового нивелирования. Все подземные коммуникации подлежат обязательной исполнительской съемке до засыпки их землей, чтобы избежать в дальнейшем их повреждений. При плановой исполнительской съемке подземных коммуникаций определяются координаты вершин всех углов поворота трассы, а на прямолинейных участках отдельных точек вдоль оси трассы не реже, чем через 50 м. Также подлежат исполнительским съемкам точки изменения уклонов трассы, координаты центров колодцев, определяемые от точек опорной геодезической сети. На застроенной территории положение характерных точек трассы может быть определено относительно точек капитальной застройки. По результатам плановой исполнительской съемки составляется исполнительский план подземных коммуникаций в масштабе 1:500 или 1:1000. Высотная исполнительская съемка подземных коммуникаций выполняется методом геометрического нивелирования, по результатам которой составляется исполнительский продольный профиль с указанием отметок всех характерных точек коммуникаций. Исполнительская съемка вертикальной планировки выполняется методом геометрического нивелирования поверхности. Все результаты исполнительских съемок, выполняемых в процессе строительства, оформляются документально в виде соответствующих схем и чертежей, на которых показывают фактические и проектные данные или величины отклонений от проектных данных.

фактические размеры стакана в нижнем сечении,мм

отклонение отметки дна стакана от проектной,мм

проектные размеры стакана в нижнем сечении, мм

проектная отметка дна стакана, м

Примечание:

Величина и направление смещения осей колонны в нижнем сечении относительно разбивочных осей, мм

Величина и направление отклонения от вертикали верхнего сечения колонны относительно нижнего сечения, мм После выполнения текущих исполнительских съемок должны быть разработаны исполнительные схемы на разбивочные работы, то есть схема разбивки и закрепления главных или основных осей сооружения, схема детальной разбивки и закрепления осей, а также схеме разбивки контуров котлована. Исполнительные схемы по подземной части зданий должны содержать чертежи планово-высотной съемки котлована, положения сборного фундамента, включая планово-высотную схему положения фундаментных стаканов, анкерных болтов, фундаментных свай и монолитного ростверка. Исполнительные схемы надземной части зданий должны включать чертежи положения колонн в плане и по вертикали, в том числе планово-высотного положения оголовок и консолей колонн, подкрановых путей, стеновых панелей и фундаментов под оборудование. Исполнительные схемы по подземным инженерным сетям включают в себя схемы водопровода и канализации, теплосетей, газопровода, кабельных сетей, общего коллектора. Исполнительные схемы подземных коммуникаций должны иметь исполнительные профили по оси сооружения с указанием величин отклонений от проекта. По результатам текущих исполнительных съемок принимается решение о возможности перехода строительных работ в следующую стадию. Это решение принимается в соответствии с допусками для данного вида работ, изложенными в соответствующей главе СНиПа. Окончательные исполнительные съемки выполняют после завершения всех, предусмотренных планом строительно-монтажных работ. По результатам съемки составляется исполнительный генеральный план, на который наносят все построенные по проекту здания и сооружения, надземные и подземные инженерные коммуникации. Исполнительный генеральный план используется при последующей эксплуатации построенного здания или комплекса зданий. В случае произошедших изменений в процессе ремонта или реконструкции здания в исполнительный генеральный план вносятся необходимые изменения. Если в проекте отсутствуют исполнительные схемы подземных коммуникаций, то их местоположение определяется в настоящее время с помощью электронных трубокабелеискателей. Принцип действия этих приборов основан на свойствах электропроводности металлических трубопроводов или кабелей. В основу устройств трубокабелеискателей положен закон электромагнитной индукции. Прибор обеспечен генератором звуковой частоты электромагнитных колебаний, сигнал на который поступает от антенны премного устройства. Если имеется доступ непосредственно к трубопроводу подземных коммуникаций, то генератор звуковой частоты присоединяется к трубопроводу через колодец или на вводе в здание. При этом средняя квадратическая ошибка определения планового положения коммуникации и глубины её заложения с помощью кабелетрубоискаиелей составляет не более 10 см.

Геодезические работы при эксплуатации зданий и сооружений.

Общие сведения о деформациях зданий и сооружений. Под воздействием окружающей среды и нагрузок от эксплуатации оборудования, а также от других причин с течением времени здания могут изменять свое положение, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости. Такие изменения в ряде случаев могут приводить к перекосам, прогибам, трещинам и кренам конструкций. Если эти изменения не будут во время обнаружены и устранены, то здание или сооружение может разрушиться. В этой связи за положением зданий и сооружений в процессе эксплуатации необходимо вести натурные наблюдения с проведением необходимых геодезических измерений. Кроме наблюдений за состоянием строительных конструкций, в ряде случаев необходимо наблюдение за положением технологического оборудования в процессе его эксплуатации. Смещение здания, сооружения или оборудования в вертикальной плоскости называется осадкой, а соответствующее горизонтальное смещение – сдвигом. При равномерных осадках все точки здания или сооружения перемещаются в вертикальном направлении на одну и ту же величину, что не существенно влияет на их прочность и устойчивость. В тех случаях, когда свойства грунта под фундаментом здания сильно зависят от координаты, или нагрузка на грунт по координатам фундамента сильно изменяется, осадка может иметь неравномерный характер, что приводит к заметным деформациям здания, появлению трещин или разломов. Наблюдения за деформациями зданий и сооружений необходимо проводить в первые годы эксплуатации и до их стабилизации. При этом необходимо установить периодический цикл наблюдений. В течение этого цикла наблюдения надлежит выполнять через равные промежутки времени в зависимости от скорости осадок. При снижении скорости осадок интервал между повторными наблюдениями может быть увеличен.

Размещение реперов и марок для наблюдений за осадками. Для наблюдений за осадками зданий необходимо иметь систему определенных точек, закрепленных специальными постоянными нивелирными знаками. Эти точки являются фундаментальными глубинными реперами, закладываемыми в стороне от сооружения, где их сохранность и неизменность геометрического положения в системе геодезических координат не вызывают сомнений в течение длительного времени. В районе наблюдений за осадками зданий должны быть установлены не менее трех глубинных реперов с учетом возможного обеспечения контроля их высотного положения с одной постановки нивелира. Глубинные фундаментальные реперы для наблюдений особо ответственных сооружений устанавливаются при измерении осадок нивелированием 1 класса. При измерении осадок нивелированием II и III классов можно использовать реперы, расположенные в грунте ниже уровня его промерзания. Наиболее распространенными типами грунтовых реперов являются трубчатые реперы, или забитые в грунт сваи. Верхняя часть трубчатого репера или сваи должна иметь сферическую головку. Кроме грунтовых реперов для наблюдений за осадками зданий необходимы так называемые контрольные осадочные марки, которые закладываются в стены сооружения и перемещаются вместе с ними. По наблюдениям за положением марок можно определить численные значения величины осадки сооружения или его отдельных частей. От правильности размещения и количества осадочных марок, заложенных в тело сооружения будет зависеть достоверность определения величин осадок. При этом необходимо учитывать удобство для наблюдения марок. Размещение марок на сооружении проводится с учетом конструкции фундамента, нагрузки на отдельные части основания, а также с учетом свойств грунта. Желательно устанавливать осадочные марки примерно на одном уровне в местах, где ожидаются наибольшие осадки. Для жилых и общественных бескаркасных зданий с кирпичными стенами и ленточным фундаментом марки размещаются по периметру через 10÷15 метров. Для промышленных сооружений и каркасных жилых и общественных зданий марки размещаются на несущих колоннах по продольным и поперечным осям не менее трех в каждом направлении. Для бескаркасных крупнопанельных зданий со сборными фундаментами марки устанавливаются по периметру через 6÷8 метров. Для сооружений со свайными фундаментами марки размещаются через 10÷15 м по продольным и поперечным осям сооружения. На доменных печах, дымовых трубах устанавливается не менее 4 марок по периметру. Для гидротехнических сооружений, разделенных на секции, устанавливают не менее трех марок на каждую секцию, а при ширине секции более 15 м – не менее четырех марок. Осадочные марки бывают различных видов. Простейшая марка представляет собой стальной уголок длиной 15 см при закладке в каменную стену и 5 см при креплении марки к стальной конструкции. Более сложная марка имеет сферическую поверхность и при закладке в стену должна выступать на 3-4 см для удобства установки рейки. В земляные сооружения типа плотин, дамб закладываются марки, представляющие собой штанги, верхний конец которых имеет головку, а нижний – башмак в виде диска с арматурными шипами. Марка устанавливается в защитную трубу, заполненную на 0,5 бетоном, в который вдавливается башмак. Сверху марка закрывается крышкой. Марки закладывают на разную глубину и по результатам их нивелирования определяют деформации земляного сооружения.

Методы определения осадок зданий и сооружений. Самым распространенным методом наблюдений за осадками зданий является метод геометрического нивелирования. При этом методе через заданные промежутки времени проводится нивелирование осадочных марок относительно исходных глубинных или грунтовых реперов. Численное значение величины и скорость изменения координаты осадочной марки по высоте является основной характеристикой осадки сооружения. Интервал между циклами наблюдений выбирается в зависимости от типа сооружения, характера грунта в основании фундамента и времени, прошедшего с начала эксплуатации сооружения. Наблюдения за особо сложными сооружениями, например, АЭС, гидроэлектростанциями, начинаются с возведения фундамента и проводятся нивелированием 1 класса в прямом и обратном направлениях с ошибкой в превышениях, полученных из двух горизонтов нивелира, не более 0,3 мм. Для многих промышленных сооружений определение осадок проводится нивелированием II и III классов. Нивелирование II класса проводят при одном горизонте прибора в прямом и обратном направлении, используя инварные штриховые рейки. При определении осадок нивелированием III класса с помощью нивелира Н-3 и двусторонних геодезических реек с сантиметровыми делениями, нивелирование проводят при двух горизонтах прибора в одном направлении. Длина визирного луча не должна превышать 40 м, высота визирного луча должна быть не менее 0,3 м над поверхностью земли. Неравенство расстояний от нивелира до реек не должно превышать 2 м, а предельная невязка хода – не более 2 n мм, где n – число станций. Допустимые средние квадратические ошибки определения осадок здания относительно исходного репера не должны превышать 1мм для здания на скальных или полускальных грунтах, 2 мм для зданий и сооружений на песчаных, глинистых и других сжимаемых грунтах, 5 мм для зданий на насыпных, просадочных и других сильно сжимаемых грунтах.

Методы определения горизонтальных перемещений зданий и сооружений. Горизонтальные перемещения зданий, называемые сдвигом, определяются от опорных пунктов, расположенных вне сферы влияния здания и принимаемых за неподвижные точки. Перемещения, определяемые относительно какой-либо точки здания, выбранной за опорную, называются относительными или взаимными. Согласно требованиям строительных норм и правил (СНиП) средние квадратические ошибки определения горизонтальных перемещений точек здания на скальных грунтах не должны превышать 1 мм, на песчаных, глинистых и других сжимаемых грунтах – 3 мм, на насыпных, просадочных и других сильно сжимаемых грунтах – 10 мм, земляных плотин – 15 мм. Наблюдение за горизонтальными перемещениями зданий после ввода их в эксплуатацию проводится дважды в году, желательно весной и осенью и прекращаются, когда скорость смещения становится менее 2 мм в год. Наблюдения могут возобновляться, когда на здании появляются деформации, непредусмотренные проектом. Метод створных наблюдений применяют для определения горизонтальных перемещений прямолинейных плотин, колонн зданий и других сооружений, когда наблюдаемые точки в плане лежат на одной прямой.

Рис. Схема расположения знаков при створных наблюдениях

На схеме изображены опорные точки пунктов А и В, задающие створ наблюдений и контрольные точки 1, 2, 3, 4 находящиеся в стенах здания. В каждой контрольной точке размещают подвижную визирную марку, снабженную наводящим винтом. При наблюдениях за горизонтальными перемещениями сооружения необходимо определять величины отклонений контрольных точек от створа АВ с помощью подвижной марки. При наблюдениях визирную цель марки наводящим винтом перемещают до совмещения вертикальной оси этой цели с визирной осью теодолита. Перед наблюдениями устанавливают теодолит в точке А и визируют его зрительную ось на точку В, задавая таким образом соответствующий створ. Взяв отсчет по шкале марки, получают численное значение величины сдвига контрольной точки от створа линии. В случае установки в контрольных точках здания неподвижных марок, задача определения горизонтальных деформаций и перемещений контрольных точек может быть решена путем измерения малых углов между линией створа здания и направлением на контрольную точку. Для этих измерений необходимо использование высокоточных приборов. При этом кроме численных значений величин малых углов, необходимо измерять соответствующие расстояния от точки А до контрольных точек. При невозможности закрепления створа на здании или сооружении для измерения перемещений применяется метод отдельных направлений.

Рис. Схема определения смещения точек сооружения методом отдельных направлений

Сущность данного метода заключается в повторных измерениях горизонтальных углов β₁ и β₂ в опорных точках пунктов А и В. Углы измеряются высокоточным теодолитом, а расстояния – измерительными приборами с точностью 1:1000.

Наблюдения за кренами и трещинами зданий и сооружений.

Креном здания называется отклонение его от проектного положения в вертикальной плоскости. Крен может возникать от неравномерной осадки основания здания или сооружения. Величина крена может быть определена с помощью отвеса, теодолита или приборов вертикального проектирования. При наблюдениях за кренами зданий и сооружений предельные ошибки измерений не должны превышать для гражданских и промышленных зданий 0,0001h, и 0,0005h для дымовых труб, башен и мачт, где h – высота сооружения.

Рис. Схемы определения крена сооружения: а- вертикальным проектированием; б – способом горизонтальных углов

При использовании отвеса для определения крена нить закрепляют на вершине сооружения и по её отклонению определяют абсолютную величину крена с помощью линейки или рулетки с миллиметровыми делениями. Относительная величина крена рассчитывается по формуле i = l / h, где h – высота сооружения. Этим способом можно определять крен здания высотой до 15 м. Определение крена сооружения можно выполнять с помощью теодолита. Для этого теодолит следует установить над постоянно закрепленным знаком, расположенным на расстоянии в пределах двойной высоты сооружения. После приведения теодолита в рабочее положение визирную ось его зрительной трубы наводят на выбранную заметную точку В, расположенную на вершине сооружения. Далее визирную ось зрительной трубы опускают на уровень основания сооружения и отмечают проекцию точки В на горизонтальной рейке, расположенной перпендикулярно к визирной линии теодолита. Далее устанавливают теодолит в другой вертикальной плоскости, перпендикулярной первоначальной. Общую величину крена рассчитывают по формуле l = l₁² + l₂ ², где l₁ и l₂ – величины кренов, измеренных в первой и во второй взаимно перпендикулярной плоскости. С целью определения динамики изменения вектора крена наблюдения проводят по разработанному циклу через определенные промежутки времени с одних и тех же закрепленных постоянных знаков. Вместо теодолитов в геодезии могут применяться оптические приборы вертикального визирования с уровнем для приведения вертикальной оси в отвесное положение. С помощью таких приборов можно определить крен сооружения высотой до 100 м с точностью до 1 мм.

Для наблюдений за изменениями крена высотных зданий и сооружений часто используется способ горизонтальных углов. В этом способе необходимо иметь на местности два закрепленных пункта А и В, которые должны находиться в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Далее с помощью высокоточного теодолита измеряют угол β₁ между направлением АВ и направлением на фиксированную наблюдаемую точку С, расположенную на вершине сооружения и угол β₂ между направлением ВА и наблюдаемой точкой С. Через заданный промежуток времени вновь измеряют углы β₁ и β₂, после чего находят разности Δβ₁ и Δβ₂. Далее по формулам для приближенного расчета расстояний определяют величины l₁ и l₂, и рассчитывают величину крена l по формуле l = l₁² + l₂². Отношение величины крена к высоте сооружения показывает относительную меру крена данного сооружения. Деформации фундаментов зданий и сооружений могут вызывать в стенах и несущих конструкциях трещины, которые подразделяются на активные, если происходит процесс их расширения, и неактивные, если процесс расширения трещины прекратился. Наблюдения за трещинами проводятся с помощью специальных маяков, которые представляют собой плитки из гипса или алебастра. Маяк крепится к конструкции здания поперек трещины в её наиболее широком месте. Если трещина будет увеличиваться в процессе наблюдений, то уже на маяке через определенный промежуток времени появится трещина, ширину которой измеряют линейкой с миллиметровыми делениями. Далее трещину перекрывают новым маяком и продолжают наблюдения. Результаты наблюдений за трещинами заносят в специальный журнал, куда записывают ширину трещины, время её образования, время установки и обновления маяков. Далее специальные комиссии делают соответствующие выводы относительно опасности трещины с позиций возможного разрушения здания.

Фотограмметрические методы определения деформаций

В современной геодезии определение деформаций зданий и сооружений может быть выполнено с помощью фотограмметрического метода. Сущность данного метода заключается в использовании для анализа осадок и сдвигов здания или сооружения фотографических снимков наблюдаемого объекта с помощью фототеодолита или стереофотограмметрического прибора. Этот метод позволяет определять перемещения любого количества наблюдаемых точек исследуемого сооружения одновременно по направлению двух или трех координатных осей. Фотографирование производится с закрепленных на местности геодезических пунктов через определенные заданные промежутки времени, называемые циклами наблюдений. Для определения смещений точек сооружения в вертикальном положении фотографирование производят с одного и того же пункта. В этом случае при анализе фотоснимка смещение точки сооружения в горизонтальном направлении ΔХ – характеризующее сдвиг сооружения и в вертикальном направлении ΔZ – характеризующее осадку определяются по формулам:

ΔХ_i = X_i – X₀ = Y·x_i /f - Y·x_o /f = Y Δx /f;

ΔZ_i = Z_i – Z₀ = Y·z_i /f - Y·z_o /f = Y Δz /f;

Где X_i, Z_i, X₀, Z₀ – координаты точки сооружения в текущем и начальном цикле наблюдений x_i, z_i, x₀, z₀ – координаты точки сооружения на фотоснимке в текущем и начальном циклах наблюдения, Δx и Δz – смещение точек вдоль осей x и z на фотоснимке между циклами наблюдений. Y – расстояние от фототеодолита до наблюдаемого сооружения, f – фокусное расстояние объектива фотокамеры. Величины смещения точек на фотоснимках измеряются на специальном приборе – стереокомпараторе. Расстояние Y измеряется стальной лентой. При необходимости определить смещения точек сооружения по направлению трех координатных осей применяется стереофотограмметрический метод. Фотографирование сооружения производится с двух пунктов, расстояние между которыми называется базисом фотографирования. Далее по соответствующим формулам рассчитываются смещения точек по направлениям всех трех координат. Точность определения деформаций фотограмметрическим методом зависит от величины расстояния фотокамеры прибора до объекта и от неизменности положения пунктов, с которых производится фотографирование. При точном соблюдении всех требуемых условий, предъявляемых к фототеодолитной съемке, исследуемые деформации зданий или сооружений могут быть определены с точностью от 1 до 3 мм при расстояниях базиса фотографирования от 10 до 20 м.